江苏利电能源集团5号8号超临界650MW汽轮机升级改造性能试验情况介绍

西安热工研究院有限公司苏州分公司苏州西热节能环保技术有限公司江苏利电能源集团5号-8号超临界650MW汽轮机升级改造性能试验情况介绍主要内容一、项目背景及简介二、改造方案简介四、试验结果三、性能试验简介一、项目背景及简介随着全球及我国经济、能源和环保形势的发展，当前燃煤电厂特别是经济性较差的燃煤电厂将面临更为严格的环保要求和严峻的市场经营形势，突出表现在以下三个方面：适应《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020）》的需要：要求到2020年，现役600MW等级及以上机组的供电煤耗要低于300g/kWh；燃煤发电企业的电量调度由铭牌调度逐步向节能调度调整；煤炭价格高、发电小时数下降，燃煤发电企业经营形势严峻。综上所述，无论从国家、省政府环保政策、节能调度政策、煤炭市场价格的角度，还是从消除设备结构性缺陷、调高机组运行的安全稳定性来考虑，汽轮机升级改造是很有必要的。一、项目背景及简介600MW超临界机组通流改造上汽浙能乐清600MW超临界等东汽华润常熟600MW超临界等哈汽当涂电厂600MW超临界等ALSTOM浙能兰溪600MW超临界等一、项目背景及简介江阴利港发电股份有限公司5号～8号600MW汽轮机为上海汽轮机厂生产制造的N600-24.2/538/566型（改造前）超临界、一次中间再热、三缸四排汽、凝汽式汽轮机。5号～8号机组分别于2006～2008年投产。6号机于2007年3月进行了性能考核试验，THA工况下的热耗率为7743.4kJ/kWh，较保证值（7572kJ/kWh）高出171.4kJ/kWh。机组改造前，实际运行年平均热耗率为8120kJ/kW.h左右，THA工况汽轮机热耗率为7900kJ/kW.h左右。为了满足节能降耗的目标，同时提高铭牌出力，江阴利港发电股份有限公司于2015年～2017年对4台机组进行了汽轮机通流部分改造以及锅炉、发电机配套增容改造，改造后型号为N650-24.2/566/566型。二、改造方案简介汽轮机通流部分升级改造：上海电气采用先进的AIBT通流技术对汽轮机进行换心改造；高压缸级数由1+11级增加到1+13级，中压缸由8级增加到9级；本次改造5号、7号机组低压缸级数由47级增加到48级，低压末级叶片长度为1050mm；6号、8号机组低压缸级数由47级增加到49级，低压末级叶片长度为915mm；汽封改造：7号、8号机组由布莱登汽封改为涡流汽封；锅炉侧相关改造：对末级过热器的受热面、末级过热器进口集箱、主蒸汽出口管道等进行更换，将主蒸汽温度从538℃提高到566℃；机组增容至650MW。二、改造方案简介改造前改造后机组编号单位5~8号机5、7号机6、8号机差别制造厂上海汽轮机有限公司额定功率MW600650650+50额定主蒸汽温度℃538566566+28低压缸末级叶片长度mm10501050915高压缸级数级Ι+11Ι+13Ι+13+2中压缸级数级899+1低压缸级数级4×72×2×82×2×9+1，+2高压缸效率（THA）%87.687.887.8中压缸效率（THA）%94.093.293.2低压缸效率（THA）%90.289.887.3热耗率（THA）kJ/kWh7572.07556.07611.0热耗率（75%THA）kJ/kWh7617（3.89kPa）7729.67721.7热耗率（50%THA）kJ/kWh7839（3.65kPa）8060.67944.1三、性能试验简介1.试验标准试验标准：ASMEPTC6-2004《汽轮机性能试验规程》的中全面性试验方法。国际公式化委员会1967年工业用IFC水和水蒸汽状态方程。中华人民共和国国家标准《流量测量节流装置用孔板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管的流体流量》(GB/T2624.1-2006、GB/T2624.2-2006、GB/T2624.3-2006、GB/T2624.4-2006)。2.试验基准阀点基准和负荷基准。三、性能试验简介3.试验目的及工况测定机组在THA工况和75%THA工况下的热耗率，与保证值进行比较；测定机组在TRL工况下的出力；测定汽轮机高、中压缸间轴封漏汽量；测定机组在THA、75%THA及50%THA负荷工况下的厂用电率和主要辅机功耗，并计算机组的发、供电煤耗率。三、性能试验简介测点布置图三、性能试验简介1.压力测点采用0.075级高精度ROSEMOUNT3051型绝对压力变送器及相对压力变送器测量压力，测量值经仪表校验值、大气压力、仪表零位及仪表安装位差修正。三、性能试验简介2.温度测点安装试验专用精密级E型热电偶一次测量元件，二次仪表采用ROSEMOUNT温度变送器测量，温度测量精度为工业Ⅰ级。温度信号送入数据采集系统实现自动存储和记录，测量值经过热电偶校验值修正。三、性能试验简介3.流量测点除氧器入口凝结水流量安装ASMEPTC6规程推荐的低β长径式喉部取压流量喷嘴。流量差压测量采用0.075级ROSEMOUNT3051型差压变送器，测量值经仪表零位及仪表校验值修正。其余各蒸汽、水流量测点采用ISA1932标准喷嘴或者标准孔板进行测量。流量差压均采用0.075级ROSEMOUNT3051型差压变送器测量，测量值经仪表零位及仪表校验值修正。ASME流量喷嘴ISA1932标准喷嘴标准孔板ROSEMOUNT3051型差压变送器三、性能试验简介4.电功率测点采用0.05级WT3000型试验功率表，在汽轮机发电机出口的CT、PT端子上引线，采用三相四线制接线方法测量发电机输出电功率，发电机输出有功功率和功率因数由计算机自动记录，每30秒记录一次。WT3000型电功率表四、试验结果1.热耗率试验结果以三阀点下的THA工况两次试验修正后热耗率的平均值，与设计值比较。5号机：两个THA工况下，经过一、二类修正后的热耗率平均值为7550.2kJ/(kW.h)，比设计值低5.8kJ/(kW.h)。7号机：两个THA工况下，经过一、二类修正后的热耗率平均值为7545.2kJ/(kW.h)，比设计值低10.8kJ/(kW.h)。6号机：两个THA工况下，经过一、二类修正后的热耗率平均值为7607.4kJ/(kW.h)，比设计值低3.6kJ/(kW.h)。四、试验结果1.热耗率试验结果热耗率（THA）5号机7号机6号机设计值755675567611改造前7886.97933.17921.3改造后7550.27545.27607.4改造后-设计值-5.8-10.8-3.6改造后-改造前-336.7-387.9-313.9四、试验结果2.不同末级叶片下热耗率对比图75007550760076507700775078007850790079508000250300350400450500550600650700修正后电功率（MW）修正后热耗率（kJ/kWh）1050mm热耗率试验值915mm热耗率试验值四、试验结果3.同类型机组改造后缸效率对比利港电厂国华太仓沙洲电厂机组编号-5号机-1050mm7号机-1050mm6号机-915mm8号机-1050mm2号机-1050mm高压缸效率%86.0686.3085.5985.5286.41中压缸效率%92.6892.7293.4293.2393.23排汽容积修正后低压缸效率%91.5691.0689.2791.5191.67四、试验结果4.同类型机组改造后缸效率对比图注：高压缸效率平均值约为86%，较设计值（87.8%）偏低约1.8%，使得热耗率增大约26kJ/kwh；中压缸效率平均值约为93%，基本接近设计值（93.2%）；1050mm末级叶片低压缸效率平均值约为91.4%，优于设计值（89.8%），使得热耗率降低约57kJ/kwh。915mm末级叶片低压缸效率为89%，优于设计值（87.3%），使得热耗率降低约70kJ/kwh四、试验结果5.缸效率变化对热耗率的影响THA工况-改造前改造后机组编号-5~8号机-1050mm5、7号机-1050mm6、8号机-915mm高压缸效率变化1%，热耗率变化绝对值kJ/kwh13.914.214.5中压缸效率变化1%，热耗率变化绝对值kJ/kwh20.121.021.7低压缸效率变化1%，热耗率变化绝对值kJ/kwh37.235.736.2四、试验结果6.各缸做功份额THA工况改造前改造后机组编号-5~8号机-1050mm5、7号机-1050mm6、8号机-915mm高压缸做功份额%30.631.631.8中压缸做功份额%25.025.926.6低压缸做功份额%44.442.541.5四、试验结果及分析7.改造前后煤耗率变化情况表改造效果单位5号机6号机7号机热耗率变化kJ/kWh-336.7-313.9-387.9厂用电率变化%-0.020.480.15锅炉效率变化%-0.050.02-0.04机组供电煤耗率变化g/kWh-12.7-13.7-15.4四、试验结果8.机组改造前后普遍情况热耗率ALSTOM东汽哈汽上汽东汽600MW超临界机组-A东汽600MW超临界机组-B哈汽600MW超临界机组-A上汽600MW超临界机组-A改造前7842.57905.8-7886.9改造后7618.37572.875927550.2四、试验结果9.改造前后汽封情况改造前：5号~8号机组均采用布莱登汽封；改造后：5号、6号机组高中压缸高压进汽侧平衡活塞汽封（5圈）、高压排汽侧平衡活塞汽封（3圈）、中压进汽平衡活塞汽封（2圈）改为侧齿汽封；7号、8号机组在蒸汽室加装二道平齿汽封，并在调节级与喷嘴之间打孔，将高、中压平衡活塞汽封改为利用较为复杂流体构造以减缓蒸汽流动速度的涡流汽封。改造前改造后机组编号-5号机6号机7号机5号机6号机7号机高、中压缸间轴封漏汽率试验值%2.702.593.192.473.131.47